DE2107745B2

DE2107745B2 - Abgasschalldämpfer

Info

Publication number: DE2107745B2
Application number: DE2107745A
Authority: DE
Inventors: Jack S. Rockwood Mich. Ninomiya (V.St.A.)
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1970-03-03
Filing date: 1971-02-18
Publication date: 1978-06-01
Also published as: CA928176A; DE2107745C3; US3559760A; DE2107745A1; GB1336453A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem horizontal liegenden länglichen Gehäuse, einer Einlaß- und einer Auslaßleitung.

Die Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten eine bestimmte Menge von Feststoff-Teilchen, die zur Luftverschmutzung beitragen. Feststoff-Teilchen heute üblicher Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge können Blei, Bleiverbindungen oder andere von den Schmierölen herrührende Metalle und Metallverbindungen sowie Kohlenstoff und organischen Schlamm enthalten. Die Feststoff-Teilchen weisen eine unterschiedliche Größe von weniger als 0,01 Mikron bis etwa Mikron auf. Die Menge der Feststoff-Teilchen verändert sich stark mit dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Vorläufige Tests haben gezeigt, daß die größte Menge von Feststoff-Teilchen während Beschleunigungen des Kraftfahrzeuges erzeugt werden. Automobil-Ingenieure schätzen die von einem herkömmlichen Verbrennungsmotor während einer Laufzeit von 80 000 km erzeugte Menge an Feststoff-Teilchen auf etwa 27 kg.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasschalldämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der nicht nur den Schall der Abgase wirksam dämpft, sondern gleichzeitig auch das Abgas von Feststoff-Teilchen reinigt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem das Innere des länglichen Gehäuses durch eine Vielzahl von vertikalen Trennwänden in eine Vielzahl von Kammern aufgeteilt ist und die Trennwände mit Durchlässen mit von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin iu abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind und in jeder Kammer eine Prallwand zur Umlenkung der die Durchlässe durchströmenden Abgase vorgesehen ist.

Durch die US-PS 31 87 834 sind schon Schalldämpfer ι? bekannt, deren Trennwände mit Durchlässen mit von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind. Diese Durchlässe sind hier jedoch nur Nebenstrom-Durchlässe, der Abgashauptstrom wird durch zentrale Hauptdurchlässe gleichbleibenden Durchmessers geführt.

Die Durchlässe sind nach einer Ausgestaltung der

Erfindung im mittleren Bereich der Trennwände angeordnet und die Prallwände erstrecken sich vertikal bis über den höchstgelegenen Durchlaß und enden kurz vor dem obersten Bereich des Gehäuses.

Das längliche Gehäuse weist auch vorteilhafterweise zumindest in einer Kammer einen Zwischenboden auf, der zusammen mit dem untersten Bereich des Gehäuses eine Sammelkammer bildet und der zumindest eine öffnung von der Größe der größten abzuscheidenden Feststoff-Teilchen aufweist.

Vorzugsweise hat hierbei eine jede Kammer ein unterschiedliches Volumen und ist mit einem Zwischen- s^r> boden versehen, so daß die einzelnen Sammelkammern voneinander getrennt sind.

Die Abscheidung von Feststoff-Teilchen hängt in erster Linie von der Geschwindigkeit ab, mit der die Teilchen durch die Durchlässe in den Trennwänden ■"' strömen. Diese Geschwindigkeit hängt von der den Abgasschalldämpfer durchströmenden Abgasmenge ab, die wieder abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors ist.

Die Vielzahl der Trennwände mit Durchlässen mit von der Einlaßseite zur Auslaßseite abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl können Feststoff-Teilchen verschiedener Größe bei verschiedenen Abgasgeschwindigkeiten abscheiden.

Die Durchlässe mit einem großen Durchmesser zur 5" Abscheidung der größten Feststoff-Teilchen bei niedrigen Abgasgeschwindigkeiten sind vorzugsweise im mittleren Bereich der Trennwände angeordnet. Die strömungsabwärts liegenden Trennwände sind mit Durchlässen kleineren Durchmessers versehen, um die ^r>5 kleineren Feststoff-Teilchen abzuscheiden. Die strömungsaufwärts liegenden Trennwände weisen Durchlässe mit größeren Durchmessern auf, die nur wenig Wirkung zur Abscheidung von Feststoff-Teilchen bei niedrigen Abgasgeschwindigkeiten haben, die jedoch erhöht wirksam werden, sobald die Abgasgeschwindigkeit zunimmt. Die erste Trennwand ist mit einem Durchlaß versehen, der so gewählt ist, daß die größten Feststoff-Teilchen bei der größten Abgasgeschwindigkeit abgeschieden werden. Wenn die Abgasgeschwin-''^Γ· digkeit von ihrem Minimum ansteigt, werden größere Feststoff-Teilchen in aufeinander folgenden Kammern mit großen Durchlässen abgeschieden. Die kleineren Feststoff-Teilchen werden in den darauf folgenden

Kammern mit kleineren Durchlässen abgeschieden. Ein erfindungsgemäßer Abgasschalldämpfer ist somit geeignet, alle Größen von Feststoff-Teilchen bei den verschiedenen möglichen Abgasgeschwindigkeiten sicher und wirksam abzuscheiden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer;

Fig.2 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung der Trennwände mit den Durchlässen, den Prallwänden und den Sammelkammern.

Ein erfindungsgemäßer Abgasschalldämpfer besteht aus einem Gehäuse 10, das im wesentlichen aus einem zylindrischen Teil 12 besteht, dessen Enden durch eine Einlaßplatte 14 und eine Auslaßplatte 16 verschlossen sind. Eine Einlaßleitung 15 mündet etwa in der Mitte der Einlaßplatte 14 und steht in Verbindung mit dem Verbrennungsmotor. Eine Auslaßleitung 17 erstreckt sich etwa aus der Mitte der Auslaßplatte 16 und steht mit der freien Atmosphäre in Verbindung.

Der Abgasschalldämpfer ist in einem Kraftfahrzeug so angeordnet, daß seine Längsachse 18 im wesentlichen horizontal liegt.

Eine Vielzahl von Trennwänden 20,22, 24, 26 und 28 sind im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet und teilen es in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kammern 30,32,34,36,38 und 40 auf. Die Einlaßleitung 15 steht in direkter Verbindung mit der Kammer 30, und die Auslaßleitung 17 steht in direkter Verbindung mit der Kammer 40.

Die Trennwand 20 weist einen oder mehrere Durchlässe 42 auf, die etwa in ihrem mittleren Bereich angeordnet sind und die Kammer 30 mit der Kammer 32 verbinden. In ähnlicher Weise ist die Trennwand 22 in ihrem mittleren Bereich mit einer Mehrzahl von Durchlässen 44 versehen, die die Kammer 32 mit der Kammer 34 verbinden. Die Durchlässe 44 weisen eine geringere Größe als die Durchlässe 42 auf. Die Trennwand 24 weist eine Vielzahl von kleineren to Durchlässen 46, die Trennwand 26 weist eine Vielzahl von kleineren Durchlässen 48 und die Trennwand 28 weist eine Vielzahl von noch kleineren Durchlässen 50 auf.

In jeder der Kammern ist hinter den Durchlässen in 4¹S den Trennwänden eine Prallwand 52, 54,56,58,60 und 62 angeordnet. Die Prallwände erstrecken sich im wesentlichen vertikal vom unteren Bereich des zylindrischen Teiles 12 nach oben und enden, eine verhältnismäßig große Verbindung 63 bildend, kurz vor dem w obersten Bereich des Gehäuses.

Ein Zwischenboden 64 erstreckt sich im unteren Teil zumindest einer Kammer, vorzugsweise ist jedoch ein solcher Zwischenboden in jeder Kammer des Abgasschalldämpfers angeordnet. Der Zwischenboden 64 π erstreckt sich parallel zur Achse 18, so daß zwischen ihm und dem untersten Bereich des Gehäuses je eine Sammelkammer 66 gebildet wird. Der Zwischenboden 64 in jeder Kammer ist mit einer Vielzahl von öffnungen 68 versehen. Die öffnungen 68 sind groß «> genug, um die größten Feststoff-Teilchen, die aus dem Abgasstrom ausgeschieden werden, in die Sammelkammer gelangen zu lassen. Als Zwischenboden 64 kann z. B. ein Drahtsieb mit einer Maschenweite von 0,09 mm verwendet werden. i.i

Die Maschenweite des Drahtsiebes kann von Kammer zu Kammer zur Auslaßseite hin abnehmen.

Im Betrieb triit das Abgas des Verbrennungsmotors über die Einlaßleitung 15 in die erste Kammer 30 des Abgasschalldämpfers ein. Das Abgas strömt durch den Durchlaß 42 mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit in die Kammer 32. Die Prallwand 54 lenkt das Abgas nach oben und durch die Verbindung 63. Das Abgas strömt hierauf durch die Durchlässe 44 in die Kammer 34 und wird durch die Prallwand 56 erneut nach oben und durch die Verbindung 63 abgelenkt, es strömt weiter durch die Durchlässe 46 in die Kammer 36 und gelangt auf solche Weise durch alle übrigen Kammern bis zur Auslaßleitung 17.

Jede aufeinanderfolgende Anordnung von Durchlässen erteilt den Abgasen eine größere Geschwindigkeit Erreicht die Geschwindigkeit eine kritische Geschwindigkeit, bei der die größten Feststoff-Teilchen, die mitgeführt werden, nicht mehr fähig sind, die Umlenkung durch die Prallwände unmittelbar hinter diesen Durchlässen mitzumachen, so fallen diese Feststoff-Teilchen aus dem Abgasstrom aus und gelangen durch den Zwischenboden 64 und dessen öffnungen 68 in die Sammelkammern. Die nachfolgenden Durchlässe erhöhen die Geschwindigkeit des Abgases noch weiter, so daß Feststoff-Teilchen geringerer Größe abgeschieden werden. Die letzte Anordnung von Durchlässen in der letzten Trennwand wirken mit der dahinterliegenden Prallwand zusammen, um die kleinsten Feststoff-Teilchen abzuscheiden und ein von Feststoff-Teilchen verhältnismäßig freies Abgas in die Auslaßleitung 17 zu führen.

Erzeugt der Verbrennungsmotor eine größere Abgasmenge, so wird die Abgasgeschwindigkeit erhöht und die zur Abscheidung eines Feststoff-Teilchens bestimmter Größe erforderliche kritische Geschwindigkeit wird bereits in den vorderen Kammern des Abgasschaildämpfers erreicht. Die Abscheidung von Feststoff-Teilchen wandert somit mit zunehmender Abgasgeschwindigkeit in Richtung auf die erste Kammer 30, die so ausgelegt ist, daß Feststoff-Teilchen von maximaler Größe bei höchster Abgasgeschwindigkeit abgeschieden werden können.

Die in jeder Kammer abgeschiedenen Feststoff-Teilchen fallen durch die öffnungen im Zwischenboden in die Sammelkammern. Die öffnungen im Zwischenboden verhindern ein Wiedereintreten abgeschiedener Teilchen in den Abgasstrom. Eine schmale Lippe 70 kann z. B. rund um jede öffnung im Zwischenboden angeordnet werden, um einen solchen Wiedereintritt von Teilchen in die Kammer und in den Abgasstrom zu vermeiden.

Selbstverständlich wird zusätzlich zur Reinigung der Abgase von Feststoff-Teilchen in an sich bekannter Weise der Schall der Abgase gedämpft, indem die verschiedenen Kammern ein unterschiedliches Volumen aufweisen und somit Schallwellen verschiedener Wellenlänge dämpfen können. Die Abmessungen und das Volumen der Kammern können in weiten Grenzen variiert werden, um den gewünschten Dämpfungseffekt zu erreichen.

Die Erfindung schafft einen Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen von Abgasen, der über einen wellen Bereich von Abgasgeschwindigkeiten und Feststoff-Teilchen-Größen wirksam ist. Der erfindungsgemäße Abgasschalldämpfer arbeitet ohne übermäßigen Rückdruck, benötigt keinerlei Wartung und ist verhältnismäßig billig in der Herstellung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgasschalldämpfer zum Dämpfen und Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren mit einem horizontal liegenden länglichen Gehäuse, einer Einlaß- und einer Auslaßleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Gehäuses (10) durch eine Vielzahl von vertikalen Trennwänden (20,22,24,26,28) in eine Vielzahl von Kammern (30, 32, 34, 36, 38, 40) aufgeteilt ist und die Trennwände mit Durchlässen (42,44, 46,48,50) mit von der Einlaßseite zur Ausiaßseite hin abnehmenden Durchmessern, jedoch zunehmender Anzahl versehen sind und in jeder Kammer eine Prallwand (52, 54, 56, 58, 60, 62) zur Umlenkung der die Durchlässe durchströmenden Abgase vorgesehen ist.

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (42, 44, 46, 48, 50) im mittleren Bereich der Trennwände (20,22,24, 26, 28) angeordnet sind und die Prallwände (52, 54, 56, 58, 60, 62) sich vertikal bis über den höchstgelegenen Durchlaß erstrecken und kurz vor dem obersten Bereich des Gehäuses, eine Verbindung (63) freihaltend, enden.

3. Abgasschalldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Gehäuse (10) einen Zwischenboden (64) in zumindest einer Kammer (30) aufweist, der zusammen mit dem untersten Bereich des Gehäuses eine Sammelkammer (66) bildet und der zumindest eine öffnung (68) von der Größe der größten abzuscheidenden Feststoff-Teilchen aufweist.

4. Abgasschalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (30, 32, 34, 36, 38, 40) ein unterschiedliches Volumen aufweist und mit einem Zwischenboden (64) versehen ist, so daß die einzelnen Sammelkammern (66) voneinander getrennt sind.